CN101838452B - 一种聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法 - Google Patents
一种聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种聚碳酸酯树脂组合物，包含按重量份数计的100份聚碳酸酯、0.1-0.5份扩链剂、0.1-1.0份抗氧剂、0.01-0.05份色粉以及0.08-0.1份阻燃剂；该组合物中还可视情况添加紫外线吸收剂。本发明还提供了采用该聚碳酸酯树脂组合物制备聚碳酸酯树脂的方法。本发明的技术方案中各组份的相容性好，扩链剂和抗氧剂的协同作用，在高温加工成型过程中可增加和恢复聚碳酸酯原来的分子量和特性粘度，同时改增大其冲击强度、抗弯强度和拉伸强度等性能，可用于制备透明制品。
Description
【技术领域】
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法。
【背景技术】
聚碳酸酯树脂具有无色透明、耐热、抗冲击、阻燃等优良特性，在通常的使用温度内都有良好的机械性能，与性能接近的聚甲基丙烯酸甲酯树脂相比，聚碳酸酯树脂的耐冲击性能更好、折射率更高、加工性能更好，具有UL94V-0级的阻燃性能。随着聚碳酸酯生产规模的日益扩大，聚碳酸酯与聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异也在日益缩小，故其应用也越来越广泛。最常见的应用是将碳酸酯树脂用于制造光碟、眼睛片、电器外壳、防弹玻璃、护目镜、汽车灯罩等等。聚碳酸酯可通过注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工等方式加工，其中最重要的加工方法是注塑。
聚碳酸酯的加工成型温度较高，易受到热氧而降解，尽管加入抗氧剂能部分减缓降解这一缺陷，但是在具体的加工过程中所存在的技术瓶颈无法很好解决。为了改进改进聚碳酸酯熔体粘度大(加工性)和制品易受应力开裂等缺陷，另一种解决办法是将聚碳酸酯与不同类型的其他聚合物形成合金或共混物，来提高材料性能，如PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，不同的合金/共混物具有不同的特性，在应用中不能完全替代聚碳酸酯树脂。
【发明内容】
为解决现有技术中聚碳酸酯树脂在加工成型中存在的上述缺陷，本发明提供一种聚碳酸酯树脂组合物，以改善聚碳酸酯树脂的加工性能，同时改善其力学性能。
为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：
一种聚碳酸酯树脂组合物，包含按重量份数计的以下组分：
聚碳酸酯 100份
扩链剂 0.1-0.5份
抗氧剂 0.1-1.0份
色粉 0.01-0.05份
阻燃剂 0.08-0.1份。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述组合物中还包含有0.01-0.05份的紫外线吸收剂。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述聚碳酸酯是支链型聚碳酸酯和/或直链型聚碳酸酯。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述扩链剂是分子量在4000-10000之间的具有多个环氧功能团的丙烯酸聚合物，如含EBST(环氧脂肪酸丁酯)或CAS(酚改性的2-甲基-1，3-丁二烯的均聚物)的丙烯酸聚合物，以增加其抗老化性能和耐侯性能。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述抗氧剂是选自4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、亚磷酸三酯(2，4-二叔丁基苯基)、四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述阻燃剂是选自FR-1010(六溴环十二烷阻燃剂)、FR-3690(全氟碳的钾盐阻燃剂、SunpremeTM，法国Elf Atochem公司)FR-2025(全氟丁基磺酸钾)、或FR-KSS(磺酸盐类阻燃剂，美国SLoss公司产品代号)中的至少一种。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述紫外线吸收剂是选自水杨酸双酚A酯、2-羟基-4辛氧基-二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、2-(2’-二羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑中的至少一种。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述本发明还提供了一种采用前述聚碳酸酯树脂组合物制备聚碳酸酯树脂的方法，包含以下步骤：
S1备料，按事先确定的原料组分及其重量称取各组分；
S2混料，将步骤S1中称取好的物料倒入搅拌机中搅拌均匀；
S3挤出造粒，将均匀搅拌后的物料置于挤出机中进行挤出造粒，挤出机内各区挤出温度为：一区250-280℃、二区260-280℃、三区260-280℃、四区270-300℃、五区270-300℃。
实施本发明的技术方案具有如下特点：
1.组合物配方中各组份的相容性好，该组合物可用于制备透明制品。
2.含有环氧基团的扩链剂对聚碳酸酯的高温加工成型效果明显，这是因为其能较好地和聚碳酸酯的端基(羟基、羧基)发生反应，增大聚碳酸酯的相对分子量，使性能有较大提高。
3.扩链剂和抗氧剂的协同作用，在高温加工成型过程中可增加和恢复聚碳酸酯原来的分子量和特性粘度，增大其冲击强度、抗弯强度和拉伸强度等性能，同时增强了其耐高温性、不易产生裂缝并赋予了防火阻燃性能。
【具体实施方式】
实施例一
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
EBST/丙烯酸聚合物(分子量6000) 0.3份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0.5份
阻燃剂FR-KSS 0.08份
色粉 0.01-0.05份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 11 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 62 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 190 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 96 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2343 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 110 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 132 |
实施例二
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
EBST/丙烯酸聚合物(分子量4000) 0.3份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0.5份
阻燃剂FR-2025 0.1份
色粉 0.03份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区270℃、二区270℃、三区280℃、四区280℃、五区280℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 15 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 56 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 1878 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 89 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2230 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 100 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 129 |
实施例三
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
CAS/丙烯酸聚合物(分子量8000) 0.1份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0.1份
阻燃剂FR-1010 0.08份
2，4-二羟基二苯甲酮 0.01份
色粉 0.01份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区270℃、二区270℃、三区280℃、四区280℃、五区280℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 12 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 71 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 192 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 70 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 3004 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 86 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 125 |
实施例四
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
CAS/丙烯酸聚合物(分子量10000) 0.5份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 1.0份
阻燃剂FR-3690 0.09份
色粉 0.05份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 12.9 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 68 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 186 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 69 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2959 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 88 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 127 |
实施例五
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
EBST/丙烯酸聚合物(分子量6000) 0.5份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 1.0份
阻燃剂FR-KSS 0.09份
2，4-二羟基二苯甲酮 0.05份
色粉 0.05份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 13 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 68 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 192 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 71 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2897 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 88 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 127 |
在本发明的其它可选的实施例中，抗氧剂4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)可采用亚磷酸三酯(2，4-二叔丁基苯基)、或四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯替代，或该三种抗氧剂中的任意两种或三种的混合物替代；紫外线吸收剂2，4-二羟基二苯甲酮可采用水杨酸双酚A酯、2-羟基-4正辛氧基-二苯甲酮、或2-(2’-二羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑所替代，或该四种紫外线吸收剂中的任意两种、三种或四种的混合物替代；
比较例一(不含扩链剂)
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0.5份
2，4-二羟基二苯甲酮 0.02份
阻燃剂FR-1010 0.08份
色粉 0.01-0.05份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 10 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 63 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 180 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 76 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2830 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 102 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 125 |
配方中没有加入扩链剂，结果聚碳酸酯树脂的熔融指数升高，而冲击强度、抗弯强度和拉伸强度等降低。
比较例二(不含抗氧剂)
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
EBST/丙烯酸聚合物(分子量6000) 0.3份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0份
阻燃剂FR-3690 0.1份
色粉 0.01-0.05份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 12 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 61 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 189 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 96 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2340 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 110 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 131 |
与实施例一至四相比，配方中没有抗氧剂，聚碳酸酯的熔融指数及冲击强度、抗弯强度和拉伸强度等性能基本不变，说明本发明使用的扩链剂可以作为一种高效的抗氧剂，抗氧剂的作用仅仅是防止塑料在螺杆里面受到热氧降解，而本发明使用的扩链剂不但可以起到抗氧剂的作用同时又是链增长剂，是一般的抗氧剂所无法比拟的。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种聚碳酸酯树脂组合物，包含按重量份数计的以下组分：
其中，所述扩链剂是分子量在4000-10000之间的具有多个环氧功能团的丙烯酸聚合物；所述抗氧剂是选自4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述组合物中还包含有0.01-0.05份的紫外线吸收剂。
3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯是支链型聚碳酸酯和/或直链型聚碳酸酯。
4.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述阻燃剂是选自FR-1010、FR-3690、FR-2025或FR-KSS中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述紫外线吸收剂是选自水杨酸双酚A酯、2-羟基-4-正辛氧基-二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、2-(2’-二羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑中的至少一种。
6.采用权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物制备聚碳酸酯树脂的方法，包含以下步骤：
S1备料，按重量份数计称取100份聚碳酸酯、0.1-0.5份扩链剂、0.1-1.0份抗氧剂、0.01-0.05份色粉以及0.08-0.1份阻燃剂；
S2混料，将步骤S1中称取好的物料倒入搅拌机中搅拌均匀；
S3挤出造粒，将均匀搅拌后的物料置于挤出机中进行挤出造粒，挤出机内各区挤出温度为：一区250-280℃、二区260-280℃、三区260-280℃、四区270-300℃、五区270-300℃。
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